JP4729922B2

JP4729922B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4729922B2
Application number: JP2004377024A
Authority: JP
Inventors: 隆幸加藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006184478A

Description

本発明は、画像形成装置に係り、カラー画像を形成する画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置として、複数の画像形成部を備え、各画像形成部においてそれぞれ異なる色（黄色（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒色（Ｋ））のトナー像を像担持体に形成し、各像担持体に形成されたトナー像を搬送される記録用紙や中間転写体等の記録媒体に重ねて転写することでカラー画像を形成するタンデム型の画像形成装置が知られている。

このような画像形成装置では、記録媒体の移動速度及び各画像形成部間の距離などにより決定される所定の時間だけ間隔を置いて、各画像形成部の像担持体への露光が行われている。各画像形成部において記録する画像データが同一の場合、理想的な状態の場合には、記録媒体上における各色画像の形成位置は全て同一となるが、画像形成部を構成する各種光学部品の位置ずれ、画像形成部間の機械的な取付部のずれ、及び画像形成装置全体の歪みなどによって各色の画像形成位置にずれが生じる場合がある。

このような画像形成位置のずれを補正するために、各画像形成部によって所定の位置に所定の画像（以下、パターン画像という）を形成し、記録媒体上に形成されたパターン画像の形成位置を検知することによって各色画像のずれ量を算出しずれを補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、一端が接続されるとともに、他端方向に向けて主走査方向間隔が副走査方向に沿って除々に開くように２本の直線が配置された形状（副走査方向を水平方向とした場合、略「く」の字状）のパターン画像を記録媒体上に形成する。そして、このパターン画像を構成する２本の各直線と略同一の角度となるように２つのフォトセンサを主走査方向に配設し、光源から射出された光のパターン画像による反射光を各フォトセンサによって検出し、検出結果に基づいて、各色画像の主走査方向及び副走査方向の位置ずれを検出している。

走査位置ずれの検出は、具体的には、１つのパターン画像を２つのフォトセンサ各々によって検知することにより各フォトセンサから出力された検知信号のパルス幅の差を副走査方向のずれ量として算出し、各検知信号の検知タイミングのずれを主走査方向のずれ量として算出している。

また、主走査方向に平行なライン状のパターン画像を各色毎に形成し、このパターン画像を１つのフォトセンサによって検出し、検出結果に基づいて副走査方向の走査位置ずれを検出する技術も知られている。
特開平６−１１８７３５号公報

しかしながら、上記従来技術では、光源から出射される光量の低下や、フォトセンサの感度の劣化が発生すると、光源から出射される光量が所定値以上であり且つフォトセンサの感度の劣化がみられない時とは異なるパルス幅や強度の検知信号が出力される場合があり、各色毎のずれ量の算出精度が低下するという問題があった。

また、近年、画像形成装置は小型化の傾向にあるが、特許文献１の技術では、略「く」の字状のパターン画像を構成する２本の各直線を検出するように２つのフォトセンサを主走査方向に配設しているので２つのフォトセンサの取付けスペースを確保する必要があるという問題があった。一方、主走査方向に平行なライン状のパターン画像を１つのフォトセンサによって検出する方法では、主走査方向及び副走査方向双方のずれ量を算出することは困難であった。

本発明は、上記目的を解決するためになされたもので、各色毎の主走査方向及び副走査方向のずれ量の算出精度の低下を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明の画像形成装置は、主走査方向及び主走査方向と交差する副走査方向に像担持体を走査露光して副走査方向に搬送される記録媒体に互いに異なる色の画像を形成する複数の画像形成ユニットと、所定幅で且つ主走査方向に延びた第１のパターン画像及び所定幅で且つ主走査方向に対して傾いた方向に延びた第２のパターン画像が前記記録媒体に形成されるように前記画像形成ユニット各々を制御する制御手段と、前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する副走査方向に配列された一対の検知手段と、前記一対の検知手段各々から出力された時系列変化信号が交差する位置を各色毎の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像の各々の基準位置として、基準色の前記第１のパターン画像の基準位置に対する他の色の前記第１のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて前記他の色の副走査方向のずれ量を算出すると共に、前記基準色の第２のパターン画像の基準位置に対する他の色の第２のパターン画像の基準位置の間隔に対して、前記他の色の副走査方向のずれ量を補正して前記他の色の主走査方向のずれ量を算出するずれ量算出手段と、を備えている。

本発明の画像形成装置の画像形成ユニットは、主走査方向及び主走査方向と交差する副走査方向に像担持体を走査露光して副走査方向に搬送される記録媒体に互いに異なる色の画像を形成する。制御手段は、所定幅で且つ主走査方向に延びた第１のパターン画像及び所定幅で且つ主走査方向に対して傾いた方向に延びた第２のパターン画像が記録媒体に記録されるように画像形成ユニット各々を制御する。一対の検知手段各々は、画像形成ユニット各々によって記録媒体に記録された第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する。一対の検知手段各々は、副走査方向に配列されており、記録媒体に記録された第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光すると、一対の検知手段から互いに交差するような時系列変化信号が出力される。第１のパターン画像は主走査方向に延びたパターン画像であるので、ずれ量算出手段は、一対の検知手段各々によって出力された時系列変化信号が交差する位置を第１のパターン画像の基準位置として、各色毎の第１のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて各色毎の副走査方向のずれ量を算出する。また、第２のパターン画像は、主走査方向に対して傾いた方向に延びたパターン画像であることから、ずれ量算出手段は、各色毎の第２のパターン画像の基準位置の間隔と対応する色の副走査方向のずれ量とに基づいて、各色毎の主走査方向のずれ量を算出する。

このように、本発明の画像形成装置によれば、主走査方向に延びた第１のパターン画像及び主走査方向に対して傾いた方向に延びた第２のパターン画像が形成された記録媒体の、第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する一対の検知手段を備え、一対の検知手段によって出力された時系列変化信号が交差する位置を第１のパターン画像及び第２のパターン画像の基準位置として、この基準位置の間隔に基づいて各色毎の主走査方向及び副走査方向のずれ量を算出することができるので、検知手段で受光する反射光量の低下や検知手段の感度低下に依存せずに第１のパターン画像及び第２のパターン画像の基準位置を精度良く得ることができるので、各色毎のずれ量の算出精度の低下を抑制することができる。

また、前記制御手段は、前記ずれ量算出手段によって算出された各色毎の副走査方向及び主走査方向各々のずれ量を補正するように前記画像形成ユニット各々を制御することで、各色毎の画像の主走査方向及び副走査方向双方のずれを補正することができる。

また、前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位を照明する光源を設けることによって、各色毎のずれ量の算出精度の低下を抑制することができる。

また、前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を集光するレンズを設けることによって、各色毎のずれ量の算出精度の低下を抑制することができる。

第２の発明の画像形成装置は、主走査方向及び主走査方向と交差する副走査方向に像担持体を走査露光して副走査方向に搬送される記録媒体に互いに異なる色の画像を形成する複数の画像形成ユニットと、所定幅で且つ主走査方向に延びた第１のパターン画像及び所定幅で且つ主走査方向に対して傾いた方向に延びた第２のパターン画像が前記記録媒体に形成されるように前記画像形成ユニット各々を制御する画像形成制御手段と、前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する副走査方向に配列された一対の検知手段と、前記第１のパターン画像を形成するように前記画像形成制御手段を制御すると共に、前記一対の検知手段各々から出力された時系列変化信号が交差する位置を各色毎の前記第１のパターン画像の基準位置として、各色毎の前記第１のパターン画像の前記基準位置の間隔に基づいて各色毎の副走査方向のずれ量を算出し、算出した各色毎の副走査方向のずれ量を補正するように前記画像形成制御手段を制御する第１の補正制御手段と、前記第１の補正制御手段による制御が行われた後に、前記第２のパターン画像を形成するように前記画像形成制御手段を制御すると共に、前記一対の検知手段各々から出力された時系列変化信号が交差する位置を各色毎の前記第２のパターン画像の基準位置として、各色毎の前記第２のパターン画像の前記基準位置の間隔に基づいて各色毎の主走査方向のずれ量を算出し、算出した各色毎の主走査方向のずれ量を補正するように前記画像形成制御手段を制御する第２の補正制御手段と、を備えている。

第２の発明の画像形成装置の第１の補正制御手段は、第１のパターン画像を形成するように画像形成制御手段を制御する。このため、画像形成制御手段の制御によって、記録媒体上に第１のパターン画像が形成される。更に第１の補正制御手段は、一対の検知手段各々から出力された時系列変化信号が交差する位置を各色毎の第1のパターン画像の基準位置として、各色毎の第１のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて各色毎の副走査方向のずれ量を算出し、算出した各色毎の副走査方向のずれ量を補正するように画像形成制御手段を制御する。第２の補正制御手段は、第１の補正制御手段によって、第１のパターン画像が形成されて、副走査方向のずれ量が補正されると、第２のパターン画像を形成するように画像形成制御手段を制御する。更に、第２の補正制御手段は、一対の検知手段各々から出力された時系列変化信号が交差する位置を各色毎の第２のパターン画像の基準位置として、各色毎の第２のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて各色毎の主走査方向のずれ量を算出し、算出した各色毎の主走査方向のずれ量を補正するように画像形成制御手段を制御する。

このように、第１のパターン画像を形成して副走査方向のずれを補正した後に、第２のパターン画像を形成して主走査方向のずれを補正するので、選択的に副走査方向のずれの補正または主走査方向のずれの補正を行うことができ、効率よくずれを補正することができる。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、主走査方向に延びた第１のパターン画像及び主走査方向に対して傾いた方向に延びた第２のパターン画像が形成された記録媒体の、第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する一対の検知手段を備え、一対の検知手段によって出力された時系列変化信号が交差する位置を第１のパターン画像及び第２のパターン画像の基準位置として、この基準位置の間隔に基づいて各色毎の主走査方向及び副走査方向のずれ量を算出することができるので、検知手段で受光する反射光量の低下や検知手段の感度低下に依存せずに第１のパターン画像及び第２のパターン画像の基準位置を精度良く得ることができるので、各色毎のずれ量の算出精度の低下を抑制することができる、という効果が得られる。

本発明の画像形成装置の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、画像形成装置１０は、カラー画像を用紙に形成するための画像形成部１８及び、画像処理を行うための画像処理部８０を含んで構成されている。画像形成部１８は、用紙５０を静電的に吸着して搬送方向Ｂに搬送するための中間転写体３０、中間転写体３０の搬送方向Ｂに沿って上流側から下流側に向かってタンデム状に配設されるＹ（イエロー）色の画像を形成するためのＹ画像形成ユニット２０、Ｍ（マゼンタ）色の画像を形成するためのＭ画像形成ユニット２２、Ｃ（シアン）色の画像を形成するためのＣ画像形成ユニット２４、及びＫ（黒）色の画像を形成するためのＫ画像形成ユニット２６を含んで構成されている。Ｋ画像形成ユニット２６の搬送方向Ｂの下流側には、詳細を後述する検知部２７が設設されている。

Ｙ画像形成ユニット２０は、像担持体２０Ｃ、像担持体２０Ｃを所定の電位に帯電させるための帯電装置２０Ｄ、画像データに基づいて変調したレーザ光をミラー２０Ｈを介して帯電した像担持体２０Ｃへ照射することによって画像の黄色成分に対応した潜像を形成するための光ビーム走査装置２０Ａ、光ビーム走査装置２０Ａにより形成された潜像を現像する現像器２０Ｂ、現像器２０Ｂに黄色のトナーを供給するトナー供給部２０Ｇ、像担持体２０Ｃ上の黄色のトナー画像を中間転写体３０に転写する転写器２０Ｆ、及び像担持体２０Ｃの外周面からトナーを除去するクリーニング装置２０Ｅを含んで構成されている。

Ｍ画像形成ユニット２２は、像担持体２２Ｃ、帯電装置２２Ｄ、光ビーム走査装置２２Ａ、現像器２２Ｂ、トナー供給部２２Ｇ、転写器２２Ｆ、及びクリーニング装置２２Ｅを含んで構成されている。Ｃ画像形成ユニット２４は、像担持体２４Ｃ、帯電装置２４Ｄ、光ビーム走査装置２４Ａ、現像器２４Ｂ、トナー供給部２４Ｇ、転写器２４Ｆ、及びクリーニング装置２４Ｅを含んで構成されている。Ｋ画像形成ユニット２６は、像担持体２６Ｃ、帯電装置２６Ｄ、光ビーム走査装置２６Ａ、現像器２６Ｂ、トナー供給部２６Ｇ、転写器２６Ｆ、及びクリーニング装置２６Ｅを含んで構成されている。

画像処理部８０は、入力された画像データを各色（Ｋ（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ (イエロー））ごとにレーザ変調信号として各Ｙ画像形成ユニット２０の光ビーム走査装置２０Ａ、Ｍ画像形成ユニット２２の光ビーム走査装置２２Ａ、Ｃ画像形成ユニット２４の光ビーム走査装置２４Ａ、及びＫ画像形成ユニット２６の光ビーム走査装置２６Ａ各々へそれぞれ出力する。

光ビーム走査装置２０Ａは、図示を省略するレーザダイオードドライバ（以下、ＬＤＤという）を備えており、画像処理部８０から出力されたレーザ変調信号によりＬＤＤから射出される光ビームを変調し、像担持体２０Ｃを主走査方向に走査する。

回転方向Ｂに所定の速度で回転される像担持体２０Ｃは、帯電装置２０Ｄにより一様に帯電された後に光ビーム走査装置２０Ａによって走査露光される。詳細には、光ビーム走査装置２０Ａによって主走査方向に走査露光されるとともに、副走査方向に走査露光されるように所定の速度で回転することにより、像担持体２０Ｃは主走査方向及び副走査方向に走査露光される。これによって、像担持体２０Ｃに、画像処理部８０に入力された画像データの黄色成分の画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像が形成された像担持体２０Ｃが現像器２０Ｂにより現像されることによって静電潜像に応じたＹ色のトナー像が、転写器２０Ｆによって中間転写体３０に転写される。

Ｍ画像形成ユニット２２、Ｃ画像形成ユニット２４、及びＫ画像形成ユニット２６各々に含まれる各構成は、各々Ｙ画像形成ユニット２０に含まれる各構成と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。すなわち、Ｍ画像形成ユニット２２、Ｃ画像形成ユニット２４、及びＫ画像形成ユニット２６においても、Ｙ画像形成ユニット２０と同様に、光ビーム走査装置２２Ａ、光ビーム走査装置２４Ａ、及び光ビーム走査装置２６Ａ各々により像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃが主走査方向に走査露光されるとともに、副走査方向に走査露光されるように所定の速度で像担持体の回転方向Ｂに回転することで、主走査方向及び副走査方向に走査露光されて静電潜像が形成される。更に、各像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃ各々の上に形成された静電潜像は、現像器２２Ｆ、現像器２４Ｆ、及び現像器２６Ｆ各々により現像され、各像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃ上のマゼンダ、シアン、及び黒の各色のトナー像が、対応する転写器２２Ｆ、転写器２４Ｆ、及び転写器２６Ｆによって中間転写体３０に順次転写される。このようにして、中間転写体３０上にカラー画像が形成される。

中間転写体３０の下方には用紙５０を収容した用紙収容部５４が設けられており、用紙収容部５４の最上層の用紙５０は送り出しロール５２により所定の用紙搬送路へ送り出される。送り出された用紙５０は、搬送ロール５５、搬送ロール５６、及び搬送ロール５８により用紙搬送路を搬送され、中間転写体３０の近傍に至る。用紙搬送路上には、中間転写体３０を挟んで搬送ロール３６と対向する転写ロール６０が設けられており、搬送ロール３６と転写ロール６０との挟持部を用紙５０が搬送されるときに、中間転写体３０上に形成されたカラー画像が用紙５０に転写される。カラー画像が転写された用紙５０は、搬送ロール６２により定着装置４６へ搬送され、定着装置４６により定着処理が施された後、用紙トレイ６４へ排出される。

各光ビーム走査装置２０Ａ、光ビーム走査装置２２Ａ、光ビーム走査装置２４Ａ、及び光ビーム走査装置２６Ａ各々から各像担持体２０Ｃ、像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃへの光ビームの走査露光は、中間転写体３０の搬送速度や各像担持体２０Ｃ、像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２４Ｋ間の距離等に応じて決定される所定の時間だけ間隔を置いて行われる。このとき、各像担持体２０Ｃ、像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃに対応する画像データが同一の場合、理想的な状態においては、中間転写体３０上に形成される画像の形成位置、及び画像の傾きは同一となる。しかしながら、実際には、光ビーム走査装置各々を構成する光学部品の取付位置ずれ、該光学部品の特性の誤差、光ビーム走査装置各々の設置位置ずれ、各像担持体各々の取付位置ずれ、及び画像形成装置１０全体の歪み等に起因して、中間転写体３０に形成される各色画像の副走査方向及び主走査方向の形成位置にずれが生じる場合がある。

そこで、画像処理部８０は、複数の像担持体各々に形成されたパターン画像の、主走査方向のずれ量及び副走査方向のずれ量を求めて各色毎の主走査方向及び副走査方向のずれを補正するために、対応する像担持体２０Ｃ、像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃ各々に２種類のパターン画像を形成するように、光ビーム走査装置２０Ａ、光ビーム走査装置２２Ａ、光ビーム走査装置２４Ａ、及び光ビーム走査装置２６Ａ各々を制御する。２種類のパターン画像は、図２示すように、主走査方向に長いすなわち主走査方向と長手方向が平行となるような線画像のパターン画像７０と、主走査方向に対して傾いた方向に長いすなわわち長手方向が主走査方向に対して傾くような線画像のパターン画像７２であって、画像処理部８０の制御によって、各像担持体２０Ｃ、像担持体２２Ｃ、像担持体２４Ｃ、及び像担持体２６Ｃ各々毎にこれらの２種類のパターン画像が形成されることによって、図３に示すように、中間転写体３０上に黒色のパターン画像７０Ｋ及びパターン画像７２Ｋと、Ｍ色のパターン画像７０Ｍ及びパターン画像７２Ｍと、Ｃ色のパターン画像７０Ｃ及びパターン画像７２Ｃと、Ｙ色のパターン画像７０Ｙ及びパターン画像７２Ｙ各々が、所定の時間だけ間隔を置いて各々転写される。

なお、本実施の形態では、画像処理部８０は、主走査方向に長い各色パターン画像７０Ｙ、パターン画像７０Ｍ、及びパターン画像７０Ｃ各々が所定間隔で中間転写体３０に転写された後に、中間転写体３０に転写されたパターン画像７０Ｙ、パターン画像７０Ｍ、及びパターン画像７０Ｃ各々の副走査方向の両側に同一の間隔でパターン画像７０Ｋが形成されるように、各光ビーム走査装置２０Ａ、光ビーム走査装置２２Ａ、光ビーム走査装置２４Ａ、及び光ビーム走査装置２６Ａ各々を制御する場合を説明する。また、画像処理部８０は、主走査方向に対して傾いた方向に長い各色パターン画像７２Ｙ、パターン画像７２Ｍ、及びパターン画像７２Ｃ各々が所定間隔で中間転写体３０に転写された後に、中間転写体３０に転写されたパターン画像７２Ｙ、パターン画像７２Ｍ、及びパターン画像７２Ｃ各々の副走査方向の両側に同一の間隔でパターン画像７２Ｋが形成されるように、各光ビーム走査装置２０Ａ、光ビーム走査装置２２Ａ、光ビーム走査装置２４Ａ、及び光ビーム走査装置２６Ａ各々を制御する場合を説明する。更に、本実施の形態では、画像処理部８０は、主走査方向に長い各色パターン画像７０Ｙ、パターン画像７０Ｍ、パターン画像７０Ｃ、及びパターン画像７０Ｋ各々を中間転写体３０に転写した後に、主走査方向に対して傾いた方向に長い各色パターン画像７２Ｙ、パターン画像７２Ｍ、パターン画像７２Ｃ、及びパターン画像７２Ｋを形成するように制御するものとして説明する。

なお、本実施の形態では、主走査方向に傾斜するように長い各色パターン画像７２Ｋ、パターン画像７２Ｍ、パターン画像７２Ｃ、及びパターン画像７２Ｋ各々は、６００ｄｐｉの解像度で画像を形成する場合に、パターン画像７０及びパターン画像７２の幅９０は４８ｄｏｔであり、主走査方向に対する傾斜角は４５±５度であり、各パターン画像７０間及びパターン画像７２間の間隔９２は、４８０ｄｏｔとなるように形成されるものとして説明する。

中間転写体３０に転写された、主走査方向に長い各色パターン画像７０Ｙ、パターン画像７０Ｍ、パターン画像７０Ｃ、及びパターン画像７０Ｋ各々と、主走査方向に対して傾いた方向に長い各色パターン画像７２Ｙ、パターン画像７２Ｍ、パターン画像７２Ｃ、及びパターン画像７２Ｋ各々は、検知部２７によって検知される。

検知部２７は、図４に示すように、筐体２９内に、発光素子７４Ａ、発光素子７４Ｂ、集光レンズ７６、及び受光部２８を含んで構成されている。なお、本実施の形態では、検知部２７は発光素子を２つ含むものとして説明するが、１つのみ含むようにしてもよい。

発光素子７４Ａ及び発光素子７４Ｂは、中間転写体３０上の一つの検出位置を、互いに所定の角度だけ傾斜した方向から照明するように配置されている。発光素子７４Ａ及び発光素子７４Ｂの一例には、特定波長の光あるいは所定の波長分布を持った光を出射するＬＥＤがある。発光素子７４Ａ及び発光素子７４Ｂから照射された光は、中間転写体３０の各色パターン画像７０または各色パターン画像７２が転写されている部位によって反射されて、その反射光が集光レンズ７６によって１／２．５倍に集光されて受光部２８に受光される。

受光部２８は、図５に示すように、副走査方向に配列された一対の受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂを含んで構成されている。詳細には、受光部２８は、１つの素子をスリットで分類することによって、一対の受光素子に分離した構成となっている。また、この一対の受光素子を分離している分離部２８Ｃは、中間転写体３０の幅方向に沿って水平になるように配置されている。受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂ各々は、副走査方向に所定速度で搬送される中間転写体３０の各色パターン画像７０及び各色パターン画像７２各々が転写されている部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する。

なお、パターン画像７０及びパターン画像７２の幅は、受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂの受光領域の副走査方向の幅と、スリットの副走査方向の幅、及び集光レンズの集光倍率により最適な幅となるように定められている。従って、中間転写体３０上の各色パターン画像７０及び各色パターン画像７２各々の転写された部位が受光素子２８Ａ及び受光素子２８各々の受光領域を副走査方向に通過することによって、受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂ各々から、互いに交差するような時系列変化信号が出力される。

例えば、図６（Ａ）に示すように、中間転写体３０上のパターン画像７０Ｋの転写されている部位が受光素子２８Ａの受光領域を副走査方向に通過することによって、時系列変化信号２９Ａが出力され、中間転写体３０上のパターン画像７０Ｋの転写されている部位が受光素子２８Ｂの受光領域を副走査方向に通過することによって、時系列変化信号２９Ｂが時系列変化信号２９Ａと交差するように出力される。

図７には、画像形成装置１０の機能ブロック図を示した、画像形成装置１０は、画像処理部８０、画像形成部１８、検知部２７、及び検知信号出力部８２を備えている。

検知信号出力部８２は、図６（Ａ）に示すように、検知部２７の一対の受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂ各々から出力された互いに交差する時系列変化信号２９Ａ及び時系列変化信号２９Ｂの交差する位置を検知開始位置、すなわち基準位置とする信号８３を対応する各色パターン画像７０及び各色パターン画像７２各々の検知信号として画像処理部８０へ出力する。

このため、画像処理部８０には、発光素子７４Ａ及び発光素子７４Ｂから出射される光量の変動や受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂの劣化等による検知精度の変動に依存せずに、中間転写体３０に形成された各色パターン画像７０及び各色パターン画像７２各々の中間転写体３０上の位置を精度良く検知することができるように構成されている。

なお、本実施の形態では、検知信号出力部８２は、検知部２７と別体として設ける場合を説明するが、検知信号出力部８２を検知部２７と一体的に設けるようにしてもよい。また、検知信号出力部８２は、画像処理部８０に含まれるようにしてもよい。

画像処理部８０は、検知信号出力部８２から入力された各色パターン画像７０及び各色パターン画像７２各々の検知信号に基づいて各色パターン画像の主走査方向及び副走査方向のずれ量を算出するためのずれ量算出部８０Ｃ、ずれ量算出部８０Ｃによって算出された各色の主走査方向及び副走査方向のずれ量に応じて、ずれ量を補正するための補正量を演算するための補正量演算部８０Ｂ、及び入力された画像データ及び演算された補正量に応じて、主走査方向及び副走査方向のずれ量を電気的に補正するように制御するとともに、この画像データを各色毎レーザ変調信号として、Ｙ画像形成ユニット２０、Ｍ画像形成ユニット２２、Ｃ画像形成ユニット２４、及びＫ画像形成ユニット２６各々の、光ビーム走査装置２０Ａ、光ビーム走査装置２２Ａ、光ビーム走査装置２４Ａ、及び光ビーム走査装置２６Ａへそれぞれ出力するための主演算部８０Ａを含んで構成されている。

なお、本実施の形態では、主演算部８０Ａは、各色毎の主走査方向のずれ量及び副走査方向のずれ量各々を電気的に補正する場合を説明するが、機械的に補正するように制御してもよい。

次に画像形成装置１０の画像処理部８０で実行される処理を説明する。

画像処理部８０の制御によって、図３に示すように、中間処理体３０にパターン画像７０Ｙ、パターン画像７０Ｍ、パターン画像７０Ｃ、及びパターン画像７０Ｋと、パターン画像７２Ｙ、パターン画像７２Ｍ、パターン画像７２Ｃ、及びパターン画像７２Ｋとが形成されると、図８に示す処理ルーチンが実行されてステップ１００へ進み、検知信号出力部８２から入力された各色パターン画像７０及びパターン画像７２各々の検知信号を読取る。

次のステップ１０２では、上記ステップ１００で読取った各色パターン画像７０の検知信号に基づいて、副走査方向のずれ量を算出する。本実施の形態では、基準色としての黒色のパターン画像７０Ｋに対する副走査方向のずれ量を算出する。

例えばＭ色の副走査方向のずれ量Ｐｅｒｒの算出は、図９に示すように、黒色のパターン画像７０Ｋ₁の検知信号８４Ｋ₁の基準位置から黒色のパターン画像７０Ｋ₁と所定間隔となるように中間転写体３０に転写された黒色のパターン画像７０Ｋ₂との間に形成されたＭ色のパターン画像７０Ｍの検知信号８４Ｍの基準位置までの時間Ｔ１Ｋと、検知信号８４Ｍの基準位置から黒色のパターン画像７０Ｋ₂の検知信号８４Ｋ₂の基準位置までの時間Ｔ１Ｍと、中間転写体３０の搬送速度Ｖに基づいて下記式（１）または式（２）によって求めることができる。

Ｐｅｒｒ＝（Ｔ１Ｋ―Ｔ１Ｍ）／２×Ｖ．．．．（１）
Ｐｅｒｒ＝（Ｔ１Ｋ―（Ｔ１Ｋ＋Ｔ１Ｍ）／２）×Ｖ．．．．（２）
同様に、他の色（シアン、及びイエロー）についても、基準色となる黒色のパターン画像７０Ｋに対する副走査方向のずれ量を算出する。

なお、副走査方向のずれ量算出は、このような方法に限られるものではない。例えば、黒色のパターン画像７０Ｋ₁の検知信号８４Ｋ₁の基準位置からＭ色のパターン画像７０Ｍの検知信号８４Ｍの基準位置までの時間Ｔ１Ｋと、基準時間との差分または比率を求めることによって算出するようにしてもよい。基準時間は、黒色のパターン画像７０Ｋの主走査方向及び副走査方向とずれの無い状態でＭ色のパターン画像７０Ｍが形成されているときに予め計測した黒色のパターン画像７０Ｋ₁の検知信号８４Ｋ₁の基準位置からＭ色のパターン画像７０Ｍの検知信号８４Ｍの基準位置までの時間とすればよい。

次のステップ１０４では、上記ステップ１００で読取った各色パターン画像７２の検知信号に基づいて、主走査方向のずれ量を算出する。本実施の形態では、上記ステップ１０２と同様に基準色としての黒色のパターン画像７０Ｋに対する主走査方向のずれ量を算出する。

例えばＭ色の主走査方向のずれ量Ｌｅｒｒの算出は、図９に示すように、黒色のパターン画像７２Ｋ₁の検知信号８６Ｋ₁の基準位置から黒色のパターン画像７２Ｋ₁と所定間隔となるように中間転写体３０に転写された黒色のパターン画像７２Ｋ₂との間に形成されたＭ色のパターン画像７２Ｍの検知信号８６Ｍの基準位置までの時間Ｔ２Ｋと、検知信号８６Ｍの基準位置から黒色のパターン画像７２Ｋ₂の検知信号８６Ｋ₂の基準位置までの時間Ｔ２Ｍと、中間転写体３０の搬送速度Ｖに基づいて下記式（３）または式（４）によって求めることができる。なお、主走査方向のずれ量には、副走査方向のずれ量が含まれているため、対応する色の副走査方向のずれ量を減算する必要がある。

Ｌｅｒｒ＝（Ｔ２Ｋ―Ｔ２Ｍ）／２×Ｖ―Ｐｅｒｒ．．．．（３）
Ｌｅｒｒ＝（Ｔ２Ｋ―（Ｔ２Ｋ＋Ｔ２Ｍ）／２）×Ｖ―Ｐｅｒｒ．．．．（４）
同様に、他の色（シアン、及びイエロー）についても、基準色となる黒色のパターン画像７２Ｋに対する主走査方向のずれ量を算出する。

なお、主走査方向のずれ量算出は、このような方法に限られるものではない。例えば、黒色のパターン画像７２Ｋ₁の検知信号８６Ｋ₁の基準位置からＭ色のパターン画像７２Ｍの検知信号８６Ｍの基準位置までの時間Ｔ２Ｋと、基準時間及び対応する色の副走査方向のずれ量との差分または比率を求めることによって算出するようにしてもよい。基準時間は、黒色のパターン画像７２Ｋの主走査方向及び副走査方向とずれの無い状態でＭ色のパターン画像７０Ｍが形成されているときに予め計測した黒色のパターン画像７２Ｋ₁の検知信号８６Ｋ₁の基準位置からＭ色のパターン画像７２Ｍの検知信号８６Ｍの基準位置までの時間とすればよい。

次のステップ１０６では、上記ステップ１０２及びステップ１０４で算出した各色毎の主走査方向及び副走査方向のずれ量に応じて、黒色の画像に対するＹ色、Ｍ色、及びＣ色各々の画像の主走査方向及び副走査方向のずれを補正するための補正値を演算し、次のステップ１０８において、演算した補正値に基づいて、電気的に主走査方向及び副走査方向のずれを補正した後に、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置によれば、中間転写体３０の各色の主走査方向に延びたパターン画像７０及び主走査方向に対して傾く方向に延びたパターン画像７２の転写されている部位によって反射された反射光を受光して、副走査方向の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する一対の受光素子を備え、これらの一対の受光素子から出力された時系列変化信号が交差する位置を、各色のパターン画像７０及びパターン画像７２各々の基準位置として、各色のパターン画像７０及びパターン画像７２各々の基準位置の間隔に基づいて主走査方向及び副走査方向のずれ量を求めることができるので、発光素子７４Ａ及び発光素子７４Ｂから出射される光量の変動や受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂの劣化等によるパターン画像の検知精度の変動に依存せずに、中間転写体３０に形成された各色パターン画像７０及び各色パターン画像７２各々の中間転写体３０上の位置を精度良く検知することができる。

従って、各色のパターン画像の検出精度の低下を抑制するともに、各色毎のずれ量の算出精度の低下を抑制することができる。

また、主走査方向に延びたパターン画像と主走査方向に対して傾斜したするように延びたパターン画像を各色毎に形成して、これらの各色毎の２種類のパターン画像に応じた検知信号に基づいて、主走査方向及び副走査方向のずれを補正することができるので、主走査方向及び副走査方向の双方のずれを補正することができる。

なお、本実施の形態では、パターン画像７０及びパターン画像７２の幅は、４８ｄｏｔである場合を説明したが、パターン画像７０及びパターン画像７２の幅は、受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂ各々の各受光領域と受光素子２８Ａ及び受光素子２８Ｂとを分離するスリットの副走査方向の幅及び集光レンズの集光倍率により最適な幅が決定されるため、このような値に限られるものではない。

また、本実施の形態では、パターン画像７２の主走査方向に対する傾斜角は、４５±５度である場合を説明したが、このような値に限られるものではない。但し、傾斜角が小さくなる程、主走査方向のずれに応じた検知信号の差が小さくなり、パターン画像７２の検出精度が低下するおそれがあり、逆に傾斜角度が大きくなるほど検知信号のパルス幅が長くなることによって検出精度が低下するおそれがあるため、４５±５度であることが望ましい。

また、本実施の形態では、パターン画像７０間及びパターン画像７２間の間隔９２は、４８０ｄｏｔである場合を説明したが、このような値に限られるものではない。但し、パターン画像７０間の間隔及びパターン画像７２間の間隔が小さくなるほど、受光部２８によって受光される信号が前後のパターン画像による反射光の影響を受けやすくなり、逆にこの間隔が長くなるほど中間転写体３０の回転の一周期の間に形成されるパターン画像の数が少なくなり検出精度が低下するおそれがあるため、受光部２８の特性及び中間転写ベルトの長さ等に応じて定めるようにすればよい。

なお、本実施の形態では、上記図９に示すように、各色毎にパターン画像７０及びパターン画像７２を中間転写体３０に転写した後に、全てのパターン画像に応じた検知信号に基づいて副走査方向及び主走査方向のずれ量を算出してずれを補正する場合を説明したが、補正方法はこのような形態に限られるものではない。

例えば、各色のパターン画像７０を中間転写体３０上に形成し、各色のパターン画像７０に応じた検知信号に基づいて副走査方向のずれを補正した後に、各色のパターン画像７２を形成し、各色のパターン画像７２に応じた検知信号に基づいて主走査方向のずれ量を算出して補正するようにしてもよい。

このようにすれば、パターン画像７２形成時には、既に副走査方向のずれが補正された状態にあるので、主走査方向のずれ量算出時に、対応する色の副走査方向のずれ量の算出結果を用いることなく主走査方向のずれ量を算出すると共に補正することができる。

また、副走査方向のみに影響すると考えられるずれが発生した場合に、パターン画像７０のみを形成して、各色パターン画像７０に応じた検知信号に基づいて副走査方向のずれを選択的に補正することができる。同様に、パターン画像７２のみを形成して各色パターン画像７２に応じた検知信号に基づいて主走査方向のずれのみを選択的に補正することができる。このように副走査方向のずれを検出するためのパターン画像または主走査方向のずれを検出するためのパターン画像の何れかを選択的に形成してずれを補正することによって、パターン画像形成によるトナー消費量を抑制することができるとともに、クリーニング部材への負荷、更には廃却トナー回収容量等の増加を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、パターン画像７０及びパターン画像７２は、中間転写体３０の主走査方向の一端に、中間転写体３０の搬送方向に向かって形成される場合を説明したが、中間転写体３０の主走査方向の両端部または中央部にも形成されるようにしてもよい。この場合、各パターン画像を検知するための検知部を、各位置に形成されたパターン画像を検知可能な位置に複数配置するようにすればよい。

このようにするとによって、主走査方向の傾きを検出することができるとともに、中央部にも形成することによって、主走査方向の両端部から中央部に向かって弓状発生した一ずれについても検出することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本実施の形態に係る画像形成装置の検知部と、中間転写体に形成されたパターン画像との配置を示す概略構成図である。本実施の形態に係るパターン画像を示す模式図である。受光部の概略構成図である。検知部の概略構成図である。（Ａ）は、受光部の一対の受光素子各々から出力されるパターン画像が受光部の下部を通過したときの副走査方向の受光量の時系列変化を示す波形の一例であり、（Ｂ）は、（Ａ）の二つの波形の交差する点を基準位置とする検知信号を示す波形の一例である。画像形成装置の機能ブロック図である。本実施の形態の画像形成装置で実行される処理を示すフローチャートである。中間転写体に転写された各色パターン画像の内、マゼンタ色のパターン画像が主走査方向及び副走査方向にずれた状態で転写されている場合に出力される検知信号を示す模式図である。

符号の説明

１０画像形成装置
２７検知部
２８受光部
２８Ａ受光素子
２８Ｂ受光素子
８０Ｂ補正量演算部
８０Ｃずれ量算出部
８２検知信号出力部

Claims

主走査方向及び主走査方向と交差する副走査方向に像担持体を走査露光して副走査方向に搬送される記録媒体に互いに異なる色の画像を形成する複数の画像形成ユニットと、
所定幅で且つ主走査方向に延びた第１のパターン画像及び所定幅で且つ主走査方向に対して傾いた方向に延びた第２のパターン画像が前記記録媒体に形成されるように前記画像形成ユニット各々を制御する制御手段であって、副走査方向に影響するずれ及び主走査方向のずれが発生した場合には、前記第１のパターン画像及び前記第２のパターン画像が形成されるように制御し、副走査方向のみに影響するずれが発生した場合には、前記第１のパターン画像のみが形成されるように制御し、主走査方向のみに影響するずれが発生した場合には、前記第２のパターン画像のみが形成されるように制御する制御手段と、
前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像が形成された部位によって反射された反射光を受光し、副走査方向の受光量の時系列変化を示す時系列変化信号を出力する副走査方向に配列された一対の検知手段と、
副走査方向に影響するずれ及び主走査方向のずれが発生した場合には、前記一対の検知手段各々から出力された時系列変化信号が交差する位置を各色毎の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像の各々の基準位置として、基準色の前記第１のパターン画像の基準位置に対する他の色の前記第１のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて前記他の色の副走査方向のずれ量を算出すると共に、前記基準色の第２のパターン画像の基準位置に対する他の色の第２のパターン画像の基準位置の間隔に対して、前記他の色の副走査方向のずれ量を用いて、前記他の色の主走査方向のずれ量を算出し、副走査方向のみに影響するずれが発生した場合には、前記基準色の第１のパターン画像の基準位置に対する他の色の前記第１のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて前記他の色の副走査方向のずれ量を算出し、主走査方向のみに影響するずれが発生した場合には、前記基準色の第２のパターン画像の基準位置に対する他の色の第２のパターン画像の基準位置の間隔に基づいて前記他の色の主走査方向のずれ量を算出するずれ量算出手段と、
を備えた画像形成装置。
前記制御手段は、前記ずれ量算出手段によって算出された各色毎の副走査方向及び主走査方向の少なくとも一方のずれ量を補正するように前記画像形成ユニット各々を制御する請求項１に記載の画像形成装置。
前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び第２のパターン画像の少なくとも一方が形成された部位を照明する光源を設けた請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
前記記録媒体の前記第１のパターン画像及び前記第２のパターン画像の少なくとも一方が形成された部位によって反射された反射光を集光するレンズを設けた請求項１乃至請求項３の何れか１項の記載の画像形成装置。